Первичный сигнал и его усиление. Классификация преобразователей для биосенсорных устройств.

При формировании БСС используются самые различные типы физико-химических преобразователей – оптические, электрохимические, гравиметрические, микроаналитические, механические. Применение измерительных преобразователей (ИП) зависит от того, какие свойства БХП изменяются при воздействии на них веществ или физических полей.

Оптические:1-Денситометрические - Денситометры измеряют оптическую плотность среды2-Колориметрические - Колориметры – приборы, измеряющие концентрацию C оптически однородного вещества по оптической плотности D окрашенного раствора.3-Спектрофотометрические - Спектрофометры состоят из: источника излучения с широким диапазоном длин волн; монохроматора с призмой, разлагающей излучение в спектр, из которого выделяется необходимый участок с помощью регулируемой щели; фотоприемника, измеряющего прошедший через щель поток в диапазоне длин волн lD.Спектрофотометры позволяют обнаружить вещество по спектру поглощения, а также идентифицировать штаммы бактерий по различию их спектров поглощения в инфракрасной области длин волн, или нуклеиновые кислоты по спектру поглощения в ультрафиолетовом диапазоне.4-Турбидиметрические и нефелометрические - БО в питательной среде при падении на них светового потока создают эффект рассеяния. Концентрацию БО, образующих мутный слой толщиной b и ослабляющий излучение, измеряют турбидиметрами Если БО не создают мутного слоя, то их концентрацию измеряют нефелометрами, улавливая рассеянный ими поток под углом к падающему излучению.

5- Рефлектометрические - Метод рефлектометрии основан на измерении потока излучения, отраженного от поверхности БО. Если эта поверхность одновременно рассеивает и поглощает излучение, то отраженный поток будет отбрасываться в разные стороны. Чтобы собрать это излучение, измерения проводят в шаре с отражающими шероховатыми стенками. Тогда фотоприемник внутри шара будет улавливать рассеянный поток.6-Рефрактометрические - Рефрактометры – приборы для измерения показателя преломления среды. Волоконно-оптические ИП. Основаны на нарушении прохождения светового потока через оптическое волокно, изогнутое в форме петли.7-Флуктуационные - Пусть БО образуют равномерную концентрацию С в среде и движутся в ней, случайно меняя направление. Если с помощью сфокусированного источника излучения сформировать тонкий луч, улавливаемый фотоприемником, то каждое пересечение луча БО, будет создавать флуктуацию оптического потока, которую можно полагать случайным событием, а множество событий – случайным потоком с интенсивностью L.8-Флуктуационно-корреляционные - N движущихся БО, находящихся в лазерном луче, рассеивают свет, создавая случайные флуктуации не только интенсивности излучения, но и его частоты.9-Биолюминометрические.10-Жидкокристаллические.

Электрохимические: Кондуктометрические, Потенциометрические,

Амперометрические.

Гравиметрические.Гравиметрическими называют ИП, измеряющие силу тяжести. При многих ферментативных реакциях масса исходного субстрата уменьшается за счет выделения газов или происходит выпадение осадка.

Калориметрические.При некоторых ферментативных реакциях выделяется 25...100 кДж/моль тепла. Обычно это величина зависит от типа реакции и достаточно стабильна. Выделенное тепло расходуется на нагрев поверхности, на которой иммобилизован фермент, или на нагрев среды, контактирующей с продуктами реакции.

Радиоактивные.Очень популярный метод исследования живого в 1960–70-е гг., основанный на внесении в субстрат радиоактивного углерода С14. В результате при переработке углеводов выделяется радиоактивный углекислый газ. Процесс выделения радиоактивного газового потока С14O2 измеряется дозиметром. На этом принципе основано измерение концентраций бактерий с помощью прибора «Bactometer».

Микроаналитические.В кристалле литографическим способом с использованием технологий создания кремниевых чипов формируют микроканавки, расположенные в виде «серпантина» (соединенные в один капилляр длиной свыше 160 мм), и круглые лунки с двух сторон для опущенных в анализируемое вещество электродов, на которые подается постоянное высокое напряжение.

Микромеханические.Это новейший тип технологий формирования механических систем с помощью кремниевой литографии, управляемых полупроводниковыми элементами